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Satellite et faisceau hertzien => Satellite et faisceau hertzien => Satellite Satellite / radioamateur => Discussion démarrée par: BadMax le 25 novembre 2015 à 21:18:19

Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 25 novembre 2015 à 21:18:19
Evoqué dans un autre topic, voici une présentation sur l'écoute des signaux ADS-B et Mode-S émis par les avions.

Tout d'abord petite référence à Wikipedia: https://fr.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_surveillance-broadcast

Intro

Le signal qui nous intéresse içi est le 1090ES, sur la fréquence 1090MHz. Cette fréquence a de particulier que le signal est très facile à recevoir avec une antenne maison.

Il sert :
 - aux avions à se repérer entre eux
 - aux stations sol à les identifier plus facilement

A quoi ça sert d'écouter ce signal ?


Fondamentalement, à rien. Mais quand on est curieux, c'est indispensable :)
Tout d'abord on peut s'en servir pour soi-même afin de voir évoluer les avions dans notre environnement. On voit évidemment tout le trafic des avions de ligne type Airbus et Boeing. On peut aussi voir les avions militaires récents type A400M. Les autres utilisent le "Mode-S" qui fournit vitesse, cap, altitude et modèle mais pas la position. On peut ainsi voir les autres avions de ligne (ATR, Fokker, etc), les avions privés (Falcon, Gulfstream, etc) et d'autres avions militaires.

Ensuite, on peut transmettre ces données en direct à différents sites sur le net : Flightradar24, Flightaware, Radarvirtuel. Personnellement je fournis Flightaware car leur client s'intègre bien sur Raspberry Pi et il permet de faire des stats sur les données envoyées.

Comment on fait ?

Très simple, il faut :
 - une clé USB TNT avec un chipset RTL2832U (10€ sur eBay)
 - un PC Linux ou Windows
 - de quoi faire une antenne : un bon cable d'antenne de 2 à 3 mètres suffira
 - un ciel dégagé d'obstacles : au fond d'une ruelle parisienne vous pouvez oublier !

D'abord on va s'occuper de l'antenne : il faut dénuder le cable jusqu'à laisser à l'air libre l'âme conductrice sur 15 à 20cm. Pour un 1er essai, ça suffira ! Laissez bien l'antenne à la verticale.

Branchez sur la clé USB et lancez : RTL1090 sous Windows ou dump1090 sous Linux. En principe ça se débrouille tout seul pour trouver la clé USB. Dans les deux cas, les données reçues seront affichées brutes sur la console en mode texte. Pour les visualiser, on va utiliser un outil graphique : adbscope. C'est un outil Windows mais qui fonctionne très bien sous Linux avec Wine. Sous Linux, on peut aussi se connecter en HTTP sur dump1090 qui lance un serveur sur le port 8080 : les avions apparaitront sur fond de carte Google Map.
 
Aller plus loin

Avant de commencer à envisager à laisser tourner votre installation H24, il va falloir améliorer la réception directement liée à la qualité de l'antenne.
1ère amélioration : la verticalité de l'antenne. L'astuce consiste à utiliser une tige de carbone pour cerf-volant : elles sont creuses et perméables aux ondes radios. En magasin de sport, c'est vendu 6€ pour 1 mètre. Il faut recouper 15 - 20cm.
2ème amélioration : plutot que d'utiliser un cable dénudé, on peut utiliser un fil de cuivre électrique. Le 2,5mm2 est bien adapté car suffisamment rigide. Il faudra ensuite le raccorder sur une prise.
3ème amélioration: le cable d'antenne. Utiliser des fiches F ou, mieux, BNC. La qualité et la longueur du cable aussi est importante, le signal ADS-B est très faible et s'atténue donc rapidement avec la distance, à 10 mètres il peut significativement baisser.
Enfin, dernière amélioration mais sans doute la plus importante : la position de votre antenne. L'idéal c'est une vue à 360° dégagée de tout obstacle. Si vous avez un PC portable, essayez votre installation en haut d'une montagne: ça devrait capter à plus de 300km ! Sinon il vous reste le toit de votre maison :)

Et comparez !

Vous pouvez aussi comparer vos données avec Flighradar24 : si vous recevez les mêmes avions, vous êtes bons ! Sauf que c'est impossible... en effet, tous les avions n'èmettent pas leurs coordonnées GPS, c'est le fameux "Mode-S". Et pourtant ces avions apparaissent sur Flighradar24, quand on clique dessus, ils sont indiqués "MLAT".

Le mode MLAT signifie "Multi-Lateration" : il consiste à déduire la position de l'avion à partir des données Mode-S de plusieurs receivers au sol. En effet, toutes les stations ne vont pas recevoir les signaux exactement au même moment. Grace à une référence de temps identique (une horloge NTP suffit), il est possible de retrouver cette position. C'est ce que fait flightradar24 ainsi que flightaware.

Ces avions-là, vous ne pourrez hélas jamais afficher leur position mais en renvoyant vos données, vous participerez à améliorer leur détection et leur positionnement.

Et... c'est tout ?

Sachez que cette observation permet de voir quelques curiosités :
 - l'Airbus Beluga qui fait régulièrement le trajet entre Toulouse et les usines Airbus en Allemagne pour ramener les pièces de l'A380
 - les vols d'essai de l'A350
 - les avions ravitailleurs KC135, C130 et A400M de l'armée de l'air française
 - les KC135 de l'armée de l'air US
 - les Antonov Russes
 - des U2, j'en ai "attrapé" une fois au-dessus de la méditerranée, ça fait bizarre de voir un avion à 60000 pieds !
 - certains attrapent parfois des chasseurs Mirage ou Rafale en Mode-S (normalement ils utilisent un mode crypté) mais ça ne dure pas longtemps !
 - et tous les vols commerciaux des derniers-nés A380, B787

Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: alegui le 25 novembre 2015 à 21:28:51
Est-ce que une antenne TV collective peut suffire ou la longueur de câble est vraiment trop handicapante?
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 25 novembre 2015 à 21:33:56
Tu peux oublier :)

Car l'antenne TV est directive -> il faut une antenne omnidirectionnelle.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: alegui le 25 novembre 2015 à 21:45:33
D'accord au moins c'est clair!
Bon peut-être qu'un jour j'essaierais à mes heures perdues... Ça doit être sympa!
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: miky01 le 25 novembre 2015 à 22:11:33
Est-ce que une antenne TV collective peut suffire ou la longueur de câble est vraiment trop handicapante?

Pas du tout adapté, une antenne collective est equipée de filtres pour chaque caneaux TV.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 27 novembre 2015 à 21:27:49
Exemple de la carte qu'on peut obtenir avec adsbscope. Il est 21h30, le trafic a déjà commencé à baisser, aux heures de pointes, c'est illisible au-dessus de Lyon et Genêve. Imaginez au-dessus de Paris !
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: eruditus le 27 novembre 2015 à 21:37:37
Sympa  :D

Une statistique parlante, on est à plus  de 8 millions d'humain par jour qui volent. Le transport aérien s'est plutôt pas mal démocratisé.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 27 novembre 2015 à 21:42:37
Au bout de plusieurs minutes on peut visualiser les trajectoires ainsi que les couloirs aériens régulièrement empruntés. On peut voir que les avions utilisent les villes comme waypoint pour le pilote automatique pour changer de trajectoire (là ça ne se voit pas car il faut zoomer d'avantage).
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 27 novembre 2015 à 21:47:24
Et un échantillon de la liste des avions : évidemment, il y a beaucoup d'Airbus A320, c'est le best-seller.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: corrector le 28 novembre 2015 à 01:06:31
Airbus 320, screugneugneu!
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Posté par: Anonyme le 28 novembre 2015 à 02:18:34
.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 08:10:20
Quelques explications sur les informations affichées sur la carte :
 o 1ère ligne
 - le 1er numéro se rapporte au tableau détaillé de la liste des avions
 - le nom de l'avion qu'on appelle "registration" à ne pas confondre avec "ident" qui est le numéro du vol -> c'est cette référence utilisée par le contrôle aérien
 - modèle d'avion si disponible (option)
 o 2ème ligne
 - altitude au format Fxxx[y] avec xxx l'altitude en pieds divisé par 100, exemple 37000=370 sachant qu'on abrège souvent à niveau 37 ou FL37 (Flight Level) au contrôle, Y est optionnel et symbolise avec + ou - si l'avion est en train de monter ou descendre
 - vitesse sol, obtenue au GPS de nos jours
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 28 novembre 2015 à 08:39:03
Intéressant tout ça.

C'est le genre d'application où la "diversité" par logicielle serait assez simple à réaliser pour gagner beaucoup en réception, et capter des avions encore plus lointains.
Je m'explique : Au lieu de mettre 1 seule antenne omnidirectionnelle, on pourrait mettre par exemple 4 antennes directionnelles pointant à 90° les unes des autres, reliée chacune à un récepteur différent (clé USB RTL par exemple), tout ça exploité par 1 seul et même PC.

Est-ce qu'il existe des softs permettant de brancher plusieurs récepteurs USB simultanèment, pour faire ce genre de "diversité logicielle"?

Bien sur, avant de passer à ce genre d'artifice, on peut déjà utiliser une antenne verticale omnidirectionnelle à fort gain, taillée pour la fréquence qui va bien.

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: VincentAlex le 28 novembre 2015 à 09:48:16
Super intéressant.
Peux tu détailler la conf avec le Rasberry Pi ?
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: PacOrly le 28 novembre 2015 à 10:51:51
C'est sympa :-)
Sur Paris la carte doit être illisible, entre ORY,CDG, Le bourget, Velizy, et LFPN

Je me serai bien remis au PPL-A si ça coûtait pas aussi cher en France.

Tu peux t'en rendre compte par toi même. (http://www.flightradar24.com/48.83,2.42/10)
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 14:01:54
Super intéressant.
Peux tu détailler la conf avec le Rasberry Pi ?

Assez simple:
 - Raspbian ou autre distrib Linux
 - dump1090 (à installer à la main en suivant ce tuto par exemple: https://ferrancasanovas.wordpress.com/2013/09/26/dump1090-installation/)
 - pi-aware s'installe avec un .deb téléchargeable depuis flightaware

Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 14:14:39
La carte montrée par adbscope est aussi interactive : on peut cliquer sur les avions pour avoir le détail.

On voit quelques informations supplèmentaires:
 - nationalité
 - taux de descente/montée en-dessous de l'altitude en cas de changement
 - type: au lieu d'avoir une abréviation (B772) on a le modèle exact (B777-236ER, ER pour Extended Range, donc içi un modèle long-courrier)
 - Squawk : sans doute l'information la plus énigmatique et la moins intuitive. Il s'agit du code transpondeur radio pour indiquer la situation de l'appareil. Hélas, il n'est pas normalisé donc difficile de savoir ce qu'il veut dire, le code est déterminé par le contrôle trafic aérien. SAUF pour les cas d'urgence: 7500=détournement, 7600=panne radio, 7700=détresse. Ce dernier est assez souvent utilisé lorsque l'avion rencontre un problème plus ou moins grave et qu'il doit atterrir rapidement.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 28 novembre 2015 à 14:17:40
Le mode MLAT signifie "Multi-Lateration" : il consiste à déduire la position de l'avion à partir des données Mode-S de plusieurs receivers au sol. En effet, toutes les stations ne vont pas recevoir les signaux exactement au même moment. Grace à une référence de temps identique (une horloge NTP suffit), il est possible de retrouver cette position. C'est ce que fait flightradar24 ainsi que flightaware.
Je ne pense pas qu'une référence de temps unique de type NTP puisse permettre de localiser des avions à quelques centaines de mètres près. Une horloge synchronisée par NTP, depuis une connexion Internet classique, ça a une précision absolue en moyenne de 10ms, selon le ping et le jitter de la connexion Internet. En 10ms, l'onde radio parcourt... 3000km.

Donc il faut une horloge infiniment plus précise! Et c'est parfaitement faisable, mais pas avec du NTP.
Je pense que les serveurs de "flight radar" reconstruisent les horloges locales des différents récepteurs (ou plutôt l'écart d'horloge entre les différents récepteurs) grâce aux datations des données reçues par ces différents récepteurs, issues d'avions localisés par GPS. Ou alors grâce à la datation de tout autre signal radio permettant d'établir une référence de temps précise (quelques microsecondes).
Le signal ADB-S étant visiblement à 1Mbaud, ça permet d'avoir des horloges précises à la micro-seconde près.

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 14:25:25
Est-ce qu'il existe des softs permettant de brancher plusieurs récepteurs USB simultanèment, pour faire ce genre de "diversité logicielle"?

Pas à ma connaissance car la polarité du signal étant verticale, c'est assez difficile de le recevoir avec du directionnel.

De toutes façons, dans mon cas je suis limité par le relief : à l'Est le Vercors (15km à vol d'oiseau et >1000m d'altitude),à  l'Ouest le Massif Central (premiers reliefs à 800m à 30km environ), au sud le Mont Ventoux (à 100km mais j'arrive à le 'voir'), au Nord y'a pas mal de "petits massifs" et j'ai aussi un pin qui gêne un peu au sud-est.

Il suffit de monter un peu en altitude pour améliorer sensiblement la portée. Aux Pays-bas/Belgique/Nord et Ouestde la France, la réception est particulièrement efficace.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 14:31:21
Je ne pense pas qu'une référence de temps unique de type NTP puisse permettre de localiser des avions à quelques centaines de mètres près. Une horloge synchronisée par NTP, depuis une connexion Internet classique, ça a une précision absolue en moyenne de 10ms, selon le ping et le jitter de la connexion Internet. En 10ms, l'onde radio parcourt... 3000km.

Donc il faut une horloge infiniment plus précise! Et c'est parfaitement faisable, mais pas avec du NTP.
Je pense que les serveurs de "flight radar" reconstruisent les horloges locales des différents récepteurs (ou plutôt l'écart d'horloge entre les différents récepteurs) grâce aux datations des données reçues par ces différents récepteurs, issues d'avions localisés par GPS. Ou alors grâce à la datation de tout autre signal radio permettant d'établir une référence de temps précise (quelques microsecondes).

Leon.

Flightradar met effectivement à disposition des boitiers qui utilisent le signal GPS pour M-LAT.

Mais désolé de te contredire, un Pi y arrive très bien avec NTP. J'ai participé à l'élaboration d'un programme développé par un anglais : avec l'aide de contacts dans le sud-est on a pu tester la couverture et ça marchait très bien.

Flightaware l'a depuis intégré dans son client pour Raspberry. Ca marche bien quand les récepteurs sont suffisamment éloignés, environ 100 à 150km dans mon cas.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 28 novembre 2015 à 14:35:50
Pas à ma connaissance car la polarité du signal étant verticale, c'est assez difficile de le recevoir avec du directionnel.
Je ne vois pas le rapport avec la choucroute. Il n'y a pas de rapport entre la polarisation d'une antenne et sa directivité! Il y a plein d'applications où on utilise des antennes directives à polarisation verticale! On a même certains èmetteurs TV qui èmettent en polarisation verticale, donc avec des antennes de réception yaggi verticales.
Pour capter des avions à plusieurs centaines de km de distance, donc assez bas sur l'horizon, ça me parait utile.
Mais une antenne verticale omnidirectionnelle à fort gain peut aussi faire des miracles dans ce genre d'application.

OK, même si dans ton cas à toi, l'horizon est un peu bouché, je parlais en général.

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 14:41:51
Petit exemple d'avions militaires, on peut les retrouver soit
 - par le modèle : un KC135 est forcèment un avion ravitailleur, ça n'existe pas dans le civil
 - par le code ICAO24 : ce code est unique et "spotté" par tout le monde, en le cherchant dans Google on peut retrouver dans certaines tables son appartenance

A noter que l'Armée de l'air n'hésite pas à donner les informations GPS de ses avions (sauf exception les chasseurs) alors que l'USAF l'enlève quasi-systématiquement.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 28 novembre 2015 à 14:42:14
Flightradar met effectivement à disposition des boitiers qui utilisent le signal GPS pour M-LAT.

Mais désolé de te contredire, un Pi y arrive très bien avec NTP. J'ai participé à l'élaboration d'un programme développé par un anglais : avec l'aide de contacts dans le sud-est on a pu tester la couverture et ça marchait très bien.

Flightaware l'a depuis intégré dans son client pour Raspberry. Ca marche bien quand les récepteurs sont suffisamment éloignés, environ 100 à 150km dans mon cas.
Tu peux nous expliquer stp comment ça fonctionne dans le détail? Mon calcul d'ordre de grandeur n'était-il pas parlant?

Je ne doute pas qu'il faille, pour démarrer une horloge un minimum synchronisée. Et NTP est alors utile. Mais je ne pense pas que tu puisse positionner à quelques centaines de mètres des objets sur la seule base d'une synchronisation NTP, précise à seulement plusieurs millisecondes. Du coup, j'aimerai beaucoup savoir comment ça fonctionne. Si tu pouvais nous en dire plus, vu ton expérience sur le sujet, ça m'intéresse beaucoup.

Dans mon post précédent, je NE parlais PAS du tout d'une synchronisation par GPS des récepteurs. Mais une synchronisation par les signaux ADS-B issus des avions localisés par GPS. Donc tout passerai (selon moi) par la même antenne. C'est "juste" du soft à mon avis. Mais dis moi si je me trompe.

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 14:54:41
Tu peux nous expliquer stp comment ça fonctionne dans le détail? Mon calcul d'ordre de grandeur n'était-il pas parlant?

Je ne doute pas qu'il faille, pour démarrer une horloge un minimum synchronisée. Et NTP est alors utile. Mais je ne pense pas que tu puisse positionner à quelques centaines de mètres des objets sur la seule base d'une synchronisation NTP, précise à seulement plusieurs millisecondes. Du coup, j'aimerai beaucoup savoir comment ça fonctionne. Si tu pouvais nous en dire plus, vu ton expérience sur le sujet, ça m'intéresse beaucoup.

C'est une question de statistiques : plus tu as de récepteurs (sous-entendu suffisamment éloigné) plus tu minimises l'écart-type de l'horloge référence. Si un signal Mode-S est reçu par 20 stations,  ça sera "statistiquement" plus précis que reçu par 3 ou 4 stations.

Maintenant on n'a pas besoin d'une précision d'une centaine de mètres : on veut juste suivre l'avion, c'est-à-dire avoir une idée dans quelle région est-il, direction, etc.

Même le contrôle aérien n'a pas besoin d'une précision de la position à 100m (sauf tour de contrôle).

Citer
Dans mon post précédent, je NE parlais PAS du tout d'une synchronisation par GPS des récepteurs. Mais une synchronisation par les signaux ADS-B issus des avions localisés par GPS. Donc tout passerai (selon moi) par la même antenne. C'est "juste" du soft.

Flightradar fournit des boitiers qui doivent être synchronisé en GPS pour activer M-LAT. Tu n'as pas de référence de temps dans le signal ADS-B. La localisation M-LAT est parfois perfectible: si tu regardes sur Flighradar, tu verras que la trajectoire des avions est pleines d'erreurs : on voit même les avions faire demi-tour ! Cela se voit bien dans les zones montagneuses.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 15:02:24
Décollage !

La couleur de ligne indique l'altitude : ce B738 vient de décoller de Saint-Etienne.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 15:05:12
Le temps de faire le post qu'un A319 a décollé de Lyon (note: il y a plusieurs aéroports utilisables sur Lyon, là je ne peux pas dire lequel).
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 28 novembre 2015 à 15:15:25
C'est une question de statistiques : plus tu as de récepteurs (sous-entendu suffisamment éloigné) plus tu minimises l'écart-type de l'horloge référence. Si un signal Mode-S est reçu par 20 stations,  ça sera "statistiquement" plus précis que reçu par 3 ou 4 stations.
Je ne comprends toujours pas. Mon calcul d'ordre de grandeur n'était-il pas bon? Si les horloges sont synchronisées entre elles par NTP à 10ms près,  alors les mesures de temps de vol relatives sont précises à 3000km près. Par exemple, entre 2 récepteurs éloignés de 200km, tu sais que l'écart de distance entre ton avion et chacun des 2 récepteurs est de 100km+/-1500km. Ca fait bizarre comme calcul d'incertitude.
Dans ces conditions, même avec des récepteurs éloignés de plusieurs centaines de km, même avec une analyse statistique sur une dizaine de récepteurs, je ne vois pas bien comment ça peut fonctionner.

Encore une fois, si tu pouvais nous expliquer ça plus en détail, vu que tu as toi même programmé un soft qui fait ce genre de chose...
Est-ce que tu as des liens expliquant le fonctionnement de ce genre de programme?

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 15:33:02
On ne s'est pas compris :) : je n'ai pas programmé un client mlat, j'ai aidé l'anglais dans la phase de test en le déployant sur la zone sud-est avec plusieurs personnes et en lui rapportant le détail des conditions des stations.

Tu supposes que l'écart entre stations est de 10ms mais en pratique il l'est moins. J'avais fait l'essai de me synchroniser avec une source GPS on n'avait pas constaté de changement.

Attention, 2 récepteurs ne suffisent pas, il t'en faut 3 au minimum.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 28 novembre 2015 à 15:39:11
Tu supposes que l'écart entre stations est de 10ms mais en pratique il l'est moins. J'avais fait l'essai de me synchroniser avec une source GPS on n'avait pas constaté de changement.
Même avec 1ms, ça fait une imprécision de 300km sur l'écart de distance entre 1 avion et chacun des récepteurs. 300km, c'est énorme. Même avec une étude statistique sur une dizaine de récepteurs, je ne comprends pas comment ça peut marcher.
Et pourtant, ces 1ms sont souvent impossible à atteindre. Par exemple, le jitter d'une connexion câble est assez élevé, de plusieurs millisecondes, et donc empêche d'atteindre 1ms de précision.

Est-ce que tu sais comment ça fonctionne dans le détail, oui ou non?
Tu es sur et certain que ça n'est pas comme je l'expliquais?

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Anonyme le 28 novembre 2015 à 16:00:09
.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 16:06:57
Phillipe, en Mode-S il n'y a pas d'information GPS.

Même avec 1ms, ça fait une imprécision de 300km sur l'écart de distance entre 1 avion et chacun des récepteurs. 300km, c'est énorme. Même avec une étude statistique sur une dizaine de récepteurs, je ne comprends pas comment ça peut marcher.
Et pourtant, ces 1ms sont souvent impossible à atteindre. Par exemple, le jitter d'une connexion câble est assez élevé, de plusieurs millisecondes, et donc empêche d'atteindre 1ms de précision.

Est-ce que tu sais comment ça fonctionne dans le détail, oui ou non?
Tu es sur et certain que ça n'est pas comme je l'expliquais?

http://flightaware.com/adsb/mlat/
http://flightaware.com/adsb/piaware/about

Une correction est appliquée sur l'horloge en estimant les écarts. Exemple temps réel avec le programme originel: http://mlat.mutability.co.uk/sync/
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Anonyme le 28 novembre 2015 à 16:26:34
.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 28 novembre 2015 à 16:50:41
Merci BadMax.
J'ai un peu fouillé avec les infos que tu m'as communiquées, et j'avais raison.

Il est parfaitement évident que la synchronisation à 1ms que permet le NTP près est très largement insuffisante.
Dans le tableau de synchronisation  (http://mlat.mutability.co.uk/sync/)que tu montres, il est parfaitement expliqué que les synchronisation entre récepteurs se font à la microseconde près. Les valeurs sont affichées en microsecondes et non en millisecondes. Absolument impossible à faire avec du NTP.
Each receiver pair has two main values: the number of synchronizations done in the last approx 30 seconds (larger is better) and the estimated synchronization error in microseconds (smaller is better)

Sur les forums, on voit qu' ils utilisent exactement le mécanisme que j'expliquais! La synchronisation (à la microseconde près) de plusieurs récepteurs entre eux se fait à l'aide des messages ADS-B recus simultanèment par ces récepteurs!
http://discussions.flightaware.com/post183343.html#p183343
You can easily synchronize with sites 100s of km away (during my earliest testing, I regularly had sync between receivers in Cambridge and Eindhoven - close to 400km apart) because they can use ADS-B equipped aircraft flying at 30000ft+ to synchronize.
But mlat for an aircraft requires >= 4 receivers seeing that particular aircraft. For low aircraft, you need a high density of receivers to have enough receivers seeing them, because the radio horizon is much closer at lower altitudes.
Having lots of sync really only tells you something about your mlat coverage at 30000ft, not lower..

Et le soft concurrent utilise à peu près le même principe
http://forum.flightradar24.com/threads/9132-Beta-test-new-Flightradar24-MLAT-software-for-Raspberry-Pi?p=69295&viewfull=1#post69295
Thanks for the constructive criticism, but you described exactly the algorithm we've implemented here. There is no rely on NTP-only timestamps. We sync those timestamps across ADS-B traffic server-side, simultaneously visible between 3 Raspberry Pi receivers and 1 FR24 receiver that has exact precise GPS time aligned with Mode-S signal. Positions uncertainty is of course a problem, and we will definitely work on improving the quality. I understand your frustration about vendor-lock for dump1090 - that might be improved in future.
You asked for a link to sources: https://github.com/flightradar24/dump1090

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 17:43:19
OK j'ai compris : dans les premières versions du client MLAT (pas celui de piaware), NTP était obligatoire pour vérifier les écarts entre receivers, il utilisait un timestamp local pour tracer les paquets, lequel a du disparaitre. Sans référence NTP, il y avait des écarts qui faisait que ça n'était pas pris en compte.

Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: hell0 le 28 novembre 2015 à 18:36:56
Flightradar met effectivement à disposition des boitiers qui utilisent le signal GPS pour M-LAT.

Mais désolé de te contredire, un Pi y arrive très bien avec NTP. J'ai participé à l'élaboration d'un programme développé par un anglais : avec l'aide de contacts dans le sud-est on a pu tester la couverture et ça marchait très bien.

Flightaware l'a depuis intégré dans son client pour Raspberry. Ca marche bien quand les récepteurs sont suffisamment éloignés, environ 100 à 150km dans mon cas.

Cela fonctionne effectivement plutôt pas mal, j'ai cherché un cas où un planeur apparaissait 2 fois sur le site flightradar via le mlat et le flarm et j'ai pu voir la précision.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: hell0 le 28 novembre 2015 à 18:55:01
Elle est bizarre ta question Léon,
Dans le tableau tu as la latitude et la longitude, et différents codes, ils ne peuvent que provenir de l'information donnée par l'avion et le GPS intégré.


Voici un extrait du "manuel du pilote vol à voile" présentant un transpondeur avec mode S.
La position des aéronefs qui sont équipés de transpondeurs avec mode A, C ou S est déduite grâce aux radars secondaires de la DGAC.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 28 novembre 2015 à 20:39:50
Et en plus sur ta doc on voit le code Squawk.

Précision sur le Mode-S : couplé au système TCAS il a pour but d'éviter les collisions. Sur les avions type Airbus, en mode pilote automatique, les avions dévient d'eux mêmes : les systèmes TACS s'échangent les nouvelles altitudes, donc l'un descendra, l'autre montera. Sur d'autres, TCAS indique la procédure à suivre à chacun.

En ADS-B c'est un peu désuet vu qu'on a la position exacte des appareils mais c'est toujours obligatoire.

Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: mattmatt73 le 28 novembre 2015 à 21:10:02
Le temps de faire le post qu'un A319 a décollé de Lyon (note: il y a plusieurs aéroports utilisables sur Lyon, là je ne peux pas dire lequel).

tu veux faire décoller un a319 de bron ??????
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 29 novembre 2015 à 06:52:23
OK j'ai compris : dans les premières versions du client MLAT (pas celui de piaware), NTP était obligatoire pour vérifier les écarts entre receivers, il utilisait un timestamp local pour tracer les paquets, lequel a du disparaitre. Sans référence NTP, il y avait des écarts qui faisait que ça n'était pas pris en compte.
Je n'ai jamais nié l'intérêt du NTP. J'ai juste dit qu'il était très insuffisant pour faire de la "multi lateration".

Est-ce que ça signifie que tu reconnais que l'affirmation ci-dessous est erronée et doit être corrigée?

Le mode MLAT signifie "Multi-Lateration" : il consiste à déduire la position de l'avion à partir des données Mode-S de plusieurs receivers au sol. En effet, toutes les stations ne vont pas recevoir les signaux exactement au même moment. Grace à une référence de temps identique (une horloge NTP suffit), il est possible de retrouver cette position. C'est ce que fait flightradar24 ainsi que flightaware.

Si oui, j'écrirais plutôt :
[...] En effet, toutes les stations ne vont pas recevoir les signaux exactement au même moment. Grâce à une synchronisation des récepteurs entre eux à la microseconde près (réalisée à l'aide des signaux ADS-B reçus en commun), il est possible de retrouver cette position.

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 29 novembre 2015 à 13:59:58
tu veux faire décoller un a319 de bron ??????

Un A319 c'est pas très gros, j'ai déjà entendu le control aérien (pas la tour, le contrôle trafic) y faire allusion. Faudra que je creuse pour comprendre.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 29 novembre 2015 à 15:01:51
Je n'ai jamais nié l'intérêt du NTP. J'ai juste dit qu'il était très insuffisant pour faire de la "multi lateration".

Est-ce que ça signifie que tu reconnais que l'affirmation ci-dessous est erronée et doit être corrigée?

Si oui, j'écrirais plutôt :
[...] En effet, toutes les stations ne vont pas recevoir les signaux exactement au même moment. Grâce à une synchronisation des récepteurs entre eux à la microseconde près (réalisée à l'aide des signaux ADS-B reçus en commun), il est possible de retrouver cette position.

Leon.

OK pour la synchro, je n'avais pas compris ce point quand il m'avait été expliqué (l'expérience remonte à avril 2015 et la fonction a été implèmentée par FA cet été).

J'essaye de comprendre: dans le code, les paquets envoyés au serveur sont tous estampillés avec l'heure locale. La trame Mode-S reçue est envoyée brute de fonderie ce qui signifie que c'est le serveur qui doit se débrouiller avec. Ce serveur renvoit ensuite une référence d'horloge mais... elle n'est pas utilisée ??? Une référence "monotonic" est aussi créé et calée... sur l'horloge locale.

A croire que c'est le serveur qui se "tape" tout le boulot de synchroniser "virtuellement" les clients entre eux.



Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: ginie le 29 novembre 2015 à 19:37:30
Avec le récepteur officiel Flightradar la synchro est faite par GPS.
 Avec les solutions maison c'est du NTP, et le serveur doit arranger tout ça.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Leon le 29 novembre 2015 à 20:28:52
Encore une fois, NTP est très très insuffisant pour localiser. L'imprécision de mesure du temps est 1000 fois trop grande.
Je me permet un nouveau rappel du message d'un développeur de flightradar qui montre qu'ils utilisent des récepteurs avec ou sans GPS. Pour les récepteurs sans GPS (majoritaires), ils sont synchronisés ex-aussi par les signaux ADS-B reçus en commun.
Et il est évident que c'est les serveurs qui resynchronisent les données que leur envoient les récepteurs. C'est aussi clairement indiqué dans le message. C'est beaucoup plus simple que si les récepteurs devaient deviner quels autres récepteurs "entendent" tel avion et pas tel autre, pour dialoguer avec eux pour se synchroniser 2 à 2. De plus, ça nécessiterai de faire ça en P2P, et avec beaucoup plus de trafic au global, bonjour la galère.

http://forum.flightradar24.com/threads/9132-Beta-test-new-Flightradar24-MLAT-software-for-Raspberry-Pi?p=69295&viewfull=1#post69295
Thanks for the constructive criticism, but you described exactly the algorithm we've implemented here. There is no rely on NTP-only timestamps. We sync those timestamps across ADS-B traffic server-side, simultaneously visible between 3 Raspberry Pi receivers and 1 FR24 receiver that has exact precise GPS time aligned with Mode-S signal. Positions uncertainty is of course a problem, and we will definitely work on improving the quality. I understand your frustration about vendor-lock for dump1090 - that might be improved in future.
You asked for a link to sources: https://github.com/flightradar24/dump1090

Leon.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 30 novembre 2015 à 09:59:18
Attention, là tu cites la méthode FR24, pas la méthode FA qui n'utilise pas de référence GPS.

Ce soir j'essaierai de relire le code du serveur mais c'est vrai qu'il y a une différence flagrante entre les deux : FR24 affiche les positions MLAT en quasi temp-réel alors que FA les calcule avec beaucoup de retard (plusieurs dizaines de minutes je dirais).
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: petrus le 30 novembre 2015 à 15:22:44
Oh ! je découvre ce thread, trop cool :D


J'ai monté il y a quelque temps un récepteur Ads-b avec un pi, un rtl-sdr et dump1090 a la maison. Je bricole avec, il n'est pas toujours allumé, mais quand il l'est j'arrive à des résultats intéressants, genre ça :

(https://i.imgur.com/n8cMr9U.png) (https://synhacx.eu.org/tmp/adsb/adsb-ground-plane-pi-mat4.png)

Là c'est avec une antenne ground plane (dite spider), faite avec un connecteur bnc femelle embase et 5 brins de cuivre nu :

(https://i.imgur.com/I0UBtGj.jpg) (https://synhacx.eu.org/tmp/adsb/IMG_20150907_201831.jpg)

(oui bon, le teflon a un peu fondu -il faut souder ça avec un fer assez puissant, 100W minimum, j'ai utilisé un mini chalumeau- au milieu, mais rien de grave)

Pour avoir l'antenne en hauteur (et avoir une meilleure vue sur l'horizon, moins bloquée par les maisons), j'ai utilisé un pied d'antenne fait maison, à  partir d'un trépied de projecteur (http://www.bricodepot.fr/cesson-sevigne/trepied-pour-projecteur-de-chantier-/prod13982/) de chantier et d'un tube d'antenne de 40mm (http://www.bricodepot.fr/cesson-sevigne/mat-15m-bichromate-diam-40mm/prod36011/) (enfin, deux, emboités l'un dans l'autre).

(https://i.imgur.com/OVwZtun.jpg) (https://synhacx.eu.org/tmp/adsb/IMG_20150920_124348.jpg)

Et sur ces deux tubes, une vieille canne a peche en carbone :

(https://i.imgur.com/niFOv0L.jpg) (https://synhacx.eu.org/tmp/adsb/IMG_20150920_113312.jpg)

Là le tuner rtl-sdr est en haut du mat, avec une rallonge usb active de 15 metres. J'ai sinon fabriqué un extracteur de PoE pour le Pi, que j'utilise avec l'injecteur d'une borne wifi :
(https://i.imgur.com/c2WOmV1.jpg) (https://synhacx.eu.org/tmp/adsb/IMG_20150908_214543.jpg)

Les fils vert et blanc vont sur les pins 2 ou 4 et 6, et ça permet d'utiliser le Pi directement en haut du mat. ça permet d'avoir le moins de longueur de coax possible.

Reste ensuite à utiliser la version "tedsluis" de dump1090 (https://github.com/tedsluis/dump1090.socket30003) qui permet d'afficher de jolies heatmaps :

(https://i.imgur.com/vtIBzjN.png) (http://rtlsdrblog.rtlsdrblog.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2015/11/heatmap-adsb.png)

Et sinon, faire un radome en fibre de verre pour la spider, une boite étanche pour le pi ou le dongle rtl, etc... :)

Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 30 novembre 2015 à 15:50:38
T'as plus qu'à réaliser le "COMBO".

C'est quoi ? Ben t'achètes une 2ème clé USB RTL-SDR que t'accroches à une 2ème antenne (parce qu'une seule ça fait petite bite) mais cette fois-ci un peu plus grande, disons autour de 40cm. L'objectif est içi de taper la bande VHF 118 à 130 MHz environ : c'est la bande utilisée par le contrôle aérien, ils èmettent assez fort, donc c'est facile à trouver.

Par contre, içi on utilisera directement un PC (bien qu'il soit possible de déporter il me semble) et utiliser un soft adapté, du genre GQRX (package dispo sous Ubuntu). Attention, il faut aller doucement lors du scan : parfois il n'y a aucune émission pendant plusieurs dizaines de secondes. Il faut surveiller les "pics" de signal et se caler en AM : c'est directement écoutable.

D'un côté t'as la carte trafic temps réel, de l'autre le contrôle et là, t'es comme... un con pour comprendre ce qu'ils disent :)

Car :
 1- Ils utilisent tantôt l'indicatif de l'avion, tantôt le numéro de vol voir même juste le nom de la compagnie et le modèle... Allez-y vous y retrouver.
 2- Le contrôle indique diverses informations en vrac : cap, fréquence du prochain contact, altitude. C'est toujours annoncé en chiffres, c'est-à-dire que 124.5 MHz se dit "1-2-4-dot-5". Pareil pour le cap. Pour l'altitude, c'est le flight level qui est annoncé (donc 37 pour 37000 pieds, etc).
 3- Parfois ils donnent un précédent vol en référence (genre un qui précède de peu) : là il faut vraiment suivre sur la carte
 4- C'est aussi bi-directionnel : les pilotes donnent parfois des informations au contrôle destinées à être données aux autres vols comme la présence de givre par exemple.
 5- enfin, ça parle anglais, français ou les deux en même temps :)

Il faut donc un peu d'entrainement et repérer les avions qui rentrent dans la zone du contrôle aérien. J'arrive à capter Lyon et Aix, c'est assez rigolo. L'hiver dernier j'ai vécu en direct un problème de tempête de neige sur Grenoble St Geoirs et Genêve où plus aucun avion n'atterissait. Du coup le contrôle les mets soit en configuration "hippodrome" (les avions tournent en rond à des altitudes différentes autour d'un même point) soit il les redirige sur les différents aéroports disponibles.

Les informations arrivent en temps réel pour tout le monde.
Exemple:
"Pilote: est-ce ok pour Genêve ?
Ctrl: aucune idée mais aucun avion n'a décollé depuis 10 minutes, je me renseigne"

Là où ça devient chaud c'est quand un avion s'annonce "Low-Fuel" : il devient prioritaire et le contrôle doit lui trouver une piste de toute urgence. Vécu lors de cet épisode, il faut tout le sang-froid d'un contrôleur aérien pour gérer la crise au milieu du trafic et trouver une solution en quelques minutes.

Salutations à la demoiselle qui officiait à ce moment-là :)
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Nico le 30 novembre 2015 à 17:16:10
Sympa BadMax le "combo" :).

Et puis bon, on en a déjà parlé quand on s'est vu mais vraiment énorme le résultat chez toi petrus !
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: petrus le 30 novembre 2015 à 19:51:44

C'est quoi ? Ben t'achètes une 2ème clé USB RTL-SDR que t'accroches à une 2ème antenne (parce qu'une seule ça fait petite bite) mais cette fois-ci un peu plus grande, disons autour de 40cm. L'objectif est içi de taper la bande VHF 118 à 130 MHz environ : c'est la bande utilisée par le contrôle aérien, ils èmettent assez fort, donc c'est facile à trouver.

Par contre, içi on utilisera directement un PC (bien qu'il soit possible de déporter il me semble) et utiliser un soft adapté, du genre GQRX (package dispo sous Ubuntu). Attention, il faut aller doucement lors du scan : parfois il n'y a aucune émission pendant plusieurs dizaines de secondes. Il faut surveiller les "pics" de signal et se caler en AM : c'est directement écoutable.


Tiens je me demandais ce que je pouvais faire d'autre, le controle aérien c'est pas mal :) Reste à voir si je peux capter LFRN en vhf. Faudrait que je me fasse une yagi, genre avec un metre ruban.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 30 novembre 2015 à 20:10:27
Chez moi je capte Lyon qui est à 100km et Aix à 150-200km avec un bout de fil dans à peu près n'importe quel sens et même à l'intérieur de la maison. C'est plus les avions qui peuvent être difficiles à capter car ils peuvent être encore plus éloignés.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: petrus le 30 novembre 2015 à 21:07:35
En réfléchissant vite fait à gqrx, je me suis dit que je l'avais jamais testé avec rtl_tcp et le dongle sur un autre pc que le frontend. Ça peut être intéressant. Sinon gqrx en X forwarding depuis le Pi :D
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Posté par: BadMax le 30 novembre 2015 à 21:41:52
Vu la CPU que bouffe gqrx, le RPi il va bruler en haut du mat.

Sinon rtl_tcp ça doit le faire, jamais essayé, pas l'utilité :)
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Posté par: Tomfr06 le 30 novembre 2015 à 21:59:24
J'ai un Pi2, avec 3 clefs RTL,
2 pour deux secteurs en ADSB avec dump1090 qui envoient sur Planeplotter et FR24
et une en VHF aéro avec Rtl_fm et  de quoi streamer sur LiveATC.

Ça tourne sans problèmes.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: BadMax le 30 novembre 2015 à 22:22:10
Branchés directement sur les ports USB du Pi2 ou via un hub USB ? J'ai toujours eu peur de trop consommer.
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Posté par: Tomfr06 le 30 novembre 2015 à 23:41:13
Via un hub, mais avec une bonne alimentation, le Pi2 est quand même plus tolérant que le première génération.
J'oubliais le pi2 en question fait aussi tonner une smokeping et un tvheadend.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Anonyme le 01 décembre 2015 à 04:41:32
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Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Stream le 02 décembre 2015 à 13:10:45
Un A319 c'est pas très gros, j'ai déjà entendu le control aérien (pas la tour, le contrôle trafic) y faire allusion. Faudra que je creuse pour comprendre.

Lyon Bron piste 16/34 : 1820 metres. résistance : 41

airbus (319,320 etc...)
atterrissage : 1539 metres
decollage : 1707 metres.

donc techniquement c'est possible. humm... un peu court, mais jouable.  8)

pour l'histoire un quadriréacteur en 1973 à Lyon Bron (Boeing 707, Lyon --> JFK) avant l'ouverture de St Exupery.
(http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/middle/6/8/9/0513986.jpg)

et un 727 en 2010
(http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/middle/1/0/7/2415701.jpg)

Lyon Bron est, depuis l'ouverture de Saint Exupery, réservé à l'aviation d'affaire et privée ainsi qu'aux aeroclubs. Il ne peut recevoir des vols commerciaux réguliers ou charter. Cependant des Large Business Jet type: Airbus, CRJ, Embraer... peuvent s'y poser.
Titre: Ecoute des transpondeurs avions ADS-B / Mode-S
Posté par: Anonyme le 09 décembre 2015 à 07:26:44
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